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      1. 行業新聞

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        臭氧在市政污水處理中的應用的特點

        一、臭氧的基本性質

         

        臭氧的氧化能力

        臭氧的氧化能力很強,幾乎是目前所知道的氧化劑中最強的,這一點可以通過氧化還原電位中結果的比較上來實現,在具體的氧化還原電位中,氧氣(O2)、氯氣(Cl)、二氧化氯(ClO2)、氧化錳(MnO2)所產生的標準電位都沒法跟臭氧相比,同時臭氧在水中的分解速度很快。在含有雜質的水溶液中能迅速回復到氧氣的狀態,其衰期為5-30min。若水溫接近0℃時能更穩定些。研究表明。臭氧在水中的分解速度隨水溫和pH值的提高而加快,由于臭氧具有強氧化性,因此能與除了金、鉑外的所有金屬發生反應,能氧化許多有機物,極易與-SH、=S、-NH、=NH、-OH-CHO等反應;與芳香族化合物也能反應。但速度慢些,對于脂肪族化合物幾乎沒有效果。

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        臭氧的易分解性

        臭氧不但具有強氧化性的特點,其化學性質也比較的活躍,在常溫下就可以分解為氧氣,并在分解的過程中釋放出284?kJ/mol的熱量,具體用化學式來表示就是:

        2O3=3O2?

         

        臭氧在空氣中的分解速度跟溫度和臭氧自身的濃度有關,研究證明,當外在空間的溫度越高、臭氧的濃度越大,其分解的速度也就越快;而臭氧在水中分解的速度是跟水溫與酸堿度(pH)有關,水溫越高是臭氧的分解速度越快,而pH值越高,也就是水的堿性越強使,臭氧的分解也就越快。

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        臭氧的腐蝕性

        由于臭氧具有很高的氧化性,所以除了鉑和金以外,臭氧幾乎可以氧化在空氣中的所有金屬,所以這也體現了臭氧的腐蝕性,而且臭氧對非金屬材料也有強烈的腐蝕作用?;谶@種原因,在實際的生產中常使用25%的鉻鐵合金來制造臭氧發生設備。而且在發生設備和計量設備中,不能用普遍的橡膠作密封材料,必須采用耐腐蝕的硅膠或者耐酸橡膠。

         

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        二、臭氧工藝處理污水的流程

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        (一)能量需求

        臭氧工藝處理中的能量需求主要指的是對電力的需求,作用就是要提供將氧轉化為臭氧的能量,同時在對配料氣的準備、臭氧的接觸和尾氣破壞上都需要電力上能量的提供,同時還包括在工藝儀表、檢測設施的使用上。

        (二)配料氣的準備

        臭氧的發生是用空氣、富氧空氣或高純度氧發生的。如果使用空氣發生臭氧,在將它導入臭氧發生器以前,必須先去除濕氣、顆粒物、油霧。如果不將這些雜質去除會對臭氧發生過程形成危害。

        同時,在對空氣的改善上要做到以下幾方面的內容:首先要將配料氣中的空氣進行壓縮,并將壓縮后的空氣進行冷卻和干燥,最后再將處理后的空氣進行過濾。如果這里需要用到純氧,那么則需要相應的針對純氧的性質和要求來對步驟進行改善。

        (三)臭氧發生

        由于臭氧化學性質不穩定,發生后很快分解成氧氣,因此必須就地發生。當今最有效的生產臭氧的方法是放電法。在一個由高壓電極和低壓電極形成的電場區域內,當干燥氧氣或空氣流經過這個由電極和阻擋介電質形成了介電室時,在高電壓/高密度電流作用下,氧分子在電子轟擊下形成氧原子,氧原子和氧分子結合形成臭氧。?

        (四)臭氧接觸

        由臭氧發生器產生出來的臭氧,需要一種臭氧接觸反應系統將臭氧投入到污水中并使之與污水中的有機物、細菌、金屬離子等進行化學反應及消毒生化反應過程。傳統上常采用逆流擋板接觸器,臭氧在第一室或者第三室加蓋接觸池中接觸。臭氧用多孔擴散器或注射器由第一室底部引入。在第一室中發生快速臭氧反應,然后污水與臭氧的混合體進入第二室進行較緩慢的反應。第三反應室用以完成緩慢反應,并使臭氧得以分解。?

        (五)尾氣破壞

        因為臭氧是一種特別刺激而有毒的氣體,從接觸器排出的尾氣應進行收集并對所有的殘余臭氧進行解析。

         

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        三、臭氧在污水處理中的應用

         

        飲用水的消毒和深度處理

        在傳統的飲用水處理工藝中大多使用氧氣或次氯酸鈉作為消毒劑和氧化劑,氯能有效殺滅水中的細菌,但近年來發現氯處理產生的一些副產物如三氯甲烷等有機鹵代物具有一定的毒性,甚至有致癌、致畸、致突變作用。為此,飲用水的臭氧處理技術受到重視和深入研究。研究表明臭氧不僅具有很強的消毒殺菌作用,還可以氧化去除水中的微污染物質,這些微污染物往往難以生物降解,而且臭氧氧化程度較為徹底,較少產生副產物。

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        水體的除臭脫色

        廢水中的有機或無機物含有硫和氮是引起臭味的主要原因,當投入1-2mgL低濃度的臭氧于廢水中時,就可氧化這些物質起到除臭效果。值得一提的是,臭氧作了脫除異昧外,還可防止異味的再產生。這是由于臭氧發生器產生的氣體中含有大量的氧氣或空氣,而產生臭味的物質易在缺氧環境下導致發臭,若采用臭氧處理時,在氧化除臭的同時,形成了富氧環境,可阻止臭味的再產生。臭氧對水體中的著色有機物具有氧化分解作用,微量的臭氧就能起到良好的效果。著色有機物一般是具有不飽和鍵的多環有機物,用臭氧進行處理時能夠打開不飽和化學鍵,使分子斷,從而使水變清。

         

         

        隨著科學技術的進一步發展,臭氧氧化工藝中所用到的介電體材料、配料氣的檢測以及對臭氧的接觸和破壞等方面的研究成果也會不斷的得到完善,會在很大程度上提高臭氧對污水的處理能力,同時降低技術成本和對能量的消耗,從而促進我國在對城市污水處理上的能力。


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